1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，由于钙钛矿(perovskite)材料优异的光电性能，有机无机杂化的卤素钙钛矿太阳能电池取得了飞速发展，光电效率从最开始的3.8%到现在的22.1%，其性能一直在稳步提高。而且，各种类型的钙钛矿太阳能电池层出不穷，其中最常见的便是以甲胺离子(methylammonium，简称ma)和甲脒离子(formamidinium，简称fa)作为a位阳离子的钙钛矿太阳能电池体系。不论是哪一种体系，形成一层均匀致密的高质量有机-无机杂化的钙钛矿材料薄膜是提高效率的关键，如果在成膜过程中，产生了缺陷，诸如空位和间隙的点缺陷等，都会降低器件的开路电压和短路电流，从而降低电池性能。所以，成膜过程中，缺陷越少，器件的性能也就越好。为了形成更好的fapbi₃的钙钛矿吸收层，通过引入铯(cs)元素作a位阳离子取代和溴(br)元素作卤素阴离子取代来从根本上优化钙钛矿层的成膜质量，铯(cs)元素的引入是基于其作为碱金属元素中的单价离子在钙钛矿中具有较高对的容忍因子(tolerance factor)，可以稳定存在于钙钛矿结构中，提高其光电性能和稳定性，可以在加热之后形成光敏(photoactive)的“黑色相(black phase)”的钙钛矿。目前，瑞士的洛桑联邦理工学院(epfl)的课题组，已经通过适宜的组分配比做出了小面积电池高达21.6%的高效率。总得来说，钙钛矿太阳能电池的研究前景未来可期，有望成为光伏领域的新希望。

本次设计不单单是重复以前的实验过程，而是基于铯甲脒体系的钙钛矿太阳能电池体系继续优化其组分配比，以期形成更好的钙钛矿膜和稳定的相，从而提高其性能，确定出最适宜的组分配比，也通过实验过程的优化，确定出适宜的溶剂溶质比例、旋涂成膜的转速、退火时间和退火温度。虽然已经有了很丰富的先前已有的实验过程和实验条件，但是因为实验条件和环境的不同，各个过程都需要再次考量，以期在国内达到和之前同样的效果，努力争取做出重复性较好的，稳定而且效率高的铯甲脒体系的钙钛矿太阳能电池。由此，初步定下的目标是做出单片小面积(0.1475平方厘米)电池效率达到18%以上，干燥箱放置一个月之后的再测效率达到14%以上(具有较好的稳定性)。除此之外，电池正反扫的迟滞现象也不是特别明显。

2. 研究的基本内容与方案

研究基本内容：探究铯甲脒体系太阳能电池的最适宜组分配比和成膜条件。

研究目标：确定适宜的铯甲脒组分配比和成膜条件，使单片小面积电池的效率达到18%以上，且放置在干燥箱中一个月后的效率有14%以上，电池的迟滞现象不太明显。

3. 研究计划与安排

第4-12周：优化钙钛矿组分的计量比，获得高效的太阳能电池效率。

第13-17周：对得到的钙钛矿吸光层和太阳能电池进行表征，并对得到的数据进行分析处理。

第18周：论文撰写。

4. 参考文献（12篇以上）

1. incorporation ofrubidium cations into perovskite solar cells improves photovoltaic performance，michael saliba, taisukematsui, konrad domanski, ji-youn seo, amita ummadisingu, shaik m. zakeeruddin,juan-pablo correa-baena, wolfgang r. tress, antonio abate, anders hagfeldt,michael gr#228;tzel, science, 2016, 354, 206

2. defect passivationin hybrid perovskite solar cells using quaternary ammonium halide anions
and cations, xiaopeng zheng, bo chen, jun dai, yanjun fang, yang bai, yuze lin,haotongwei, xiao cheng zeng and jinsong huang, nature energy, 2017, 2, 17102,doi: 10.1038/nenergy.2017.102